ガス燃焼式多孔構造熱電発電装置用多孔質焼結体の作製と特性評価

燃气多孔温差发电装置用多孔烧结体的制备及性能评价

• 批准号: 08875135
• 负责人: 林 宏爾
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08875135/
• 关键词: 熱電発電; 二珪化鉄; 焼結体; 多孔質体; 性能指数; パラジウム; 半導体; ガス燃焼

熱電発電は、熱エネルギーの有効利用法としても注目を集めてきているが、新型式の装置としてガス燃焼式多孔構造熱電発電装置が提唱されている。申請者らは、同装置用の熱電変換素子として、既にクロメル/アルメル多孔質焼結接合体の作製と特性解明を行なっている.本研究では、クロメルおよびアルメルと同様に耐熱性、耐酸化性に優れ、またそれらよりも資源的に豊富な半導体型のp-FeSi_2/n-FeSi_2熱電発電素子に着目し、FeSi_2の粗粉を用いて、p-とn-FeSi_2の多孔質焼結体作製が可能であるかどうか、かつ,それらの接合体の作製の可否と熱電特性を明らかにすることを、当初の研究目的とした。しかし、このFeSi_2は包析温度の1259K以上では金属相のFeSiとFe_2Si_5となり,同温度より高温で焼結して得られる焼結体の構成相をFeSi_2半導体相とするためには1110-1150Kで50時間以上焼鈍する必要があることから,あらかじめ,FeSi+Fe_2Si_5→FeSi_2包析反応を促進し半導体化焼鈍時間を短縮する有用な添加物を探索することした.その結果,Pdを2mass%以上添加することにより,半導体化焼鈍時間がPd無添加試料の50時間の1/60である0.7時間へ短縮されることを見い出した.次に,当初の研究目的について検討し,以下の結果を得た.(1)p-とn-FeSi_2多孔質焼結体およびそれらの多孔質焼結接合体は,1423K-3.6ksの真空中での焼結によって作製可能である.(2)多孔質焼結接合体の性能指数は緻密接合体の約70%,アルメル/クロメル多孔質焼結接合体の約16%の値を示す.

A new type of thermoelectric power generation device with combustion porous structure is proposed. The applicant is interested in explaining the operation and characteristics of a porous sintered assembly of thermoelectric converters for the same device. In this study, the semiconductor type p-FeSi_2/n-FeSi_2 thermoelectric emitter is characterized by its excellent heat resistance and acid resistance, as well as its rich resources. The porous sintered body of p-FeSi_2 and FeSi_2 can be fabricated by using FeSi_2 coarse powder. The purpose of this study was to create a new model for the future. FeSi_2 is a metallic phase with a peritectic temperature above 1259K. FeSi and Fe_2Si_5 are sintered at the same temperature and at a high temperature. FeSi_2 is a semiconductor phase with a composition phase between 1110 and 1150K. FeSi+Fe_2Si_5→FeSi_2 peritectic reaction promotes semiconductor burn-in time, shortens burn-in time, and explores useful additives. The results show that Pd is added more than 2 mass %, and the burn-in time of semiconductor is 1/60 of the time of Pd without addition. In addition, the following results were obtained from the initial research objectives. (1)p-The porous sintered body of n-FeSi_2 can be sintered at 1423K-3.6ks in vacuum. (2)The performance index of the porous sintered assembly is about 70% of the dense assembly and about 16% of the porous sintered assembly.

项目成果

加藤,山本,竹田,林: "Pd添加による珪化鉄のε+α→β変態と焼結の促進" 粉体および粉末冶金. 43・12. 1473-1478 (1996)

Kato、Yamamoto、Takeda、Hayashi：“通过添加 Pd 促进硅化铁的 ε+α→β 转变和烧结”粉末和粉末冶金 1473-1478。